DE2420229C3 - Injektorausbildung, insbesondere für Flammspritzbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Injektorausbildung, insbesondere für Flammspritzdifferenzdruckinjektorbrenner, mit Zuförderkanälen für Brenngas, Sauerstoff, Preßluft od. dgl. und für mittels der injektorausbiidung vorgeschaltetem separatem Injektor zuzuförderndes Pulver, wobei alle beteiligten Betriebsmittelkomponenten vor Austritt aus der Brennerspitze im Injektorbereich gemischt werden.

Differenzdruckinjektorbrenner der genannten Art sind bekannt, beispielsweise nach der DT-OS 16 27 487.

Brenner, bei denen der Sauerstoff mit höherem Druck als das Brenngas zugeführt werden, kommen als sogenannte Flammspritzgeräte, aber auch als Schweißschneidgeräte zum Einsatz, wobei je nach Einsatzart unterschiedliche Pulver benutzt werden.

Je nach Art des verwendeten Pulvers erfolgt dabei die Pulverauftragsschweißung durch in der Brennerflamme ganz oder teilweise schmelzflüssig gewordene Pulverteilchen.

Beim Einsatz eines solchen Brenners als Schneidgerät wird natürlich exotherm reagierendes Pulver, beispielsweise Thermit mit Ferromangan, zugeführt

So einfach einerseits an sich die prinzipielle Gesamtfunktion eines solchen Brenners ist, bei dem an ''bestimmten Stellen die Einzelkomponenten zusammenzuführen und schließlich im Bereich des Brennerkopfes auszutragen sind, so komplex ist aber auch andererseits die Problematik an derartigen Brennern, da insbesondere die Rückschlaggefahr der Flamme in den Pulverbehälter und/oder in den Brenngasbehälter, aber auch einwandfreie Pulverzufuhr und Pulverzumischung und Verschleiß innerhalb der Brennerkanäle durch das zugemischte Pulver zu berücksichtigen sind. Insbesondere hat sich bei solchen Brennern, bei denen der Pulver- und Gasmischbereich unmittelbar beieinanderliegen, gezeigt, daß ggf. die Flamme zurückschlägt und an der Mischstelle weiterbrennt, so daß mitunter sogar das betreffende Rohrleitungsstück von innen heraus

ίο abschrrilzt oder, sofern ein besonderer Einsatz vorhanden ist, dieser Einsatz total zerstört wird.

Bezüglich der Rückschlaggefahr ist der Einleitungsbereich des Brenngases in den Sauerstoff- bzw. Luft-Pulverstrom besonders kritisch, d.h., hier muß dafür gesorgt werden, daß ein möglichst hoher

Unterdruck in bezug auf die Brenngaszuströmung

erzeugt werden kann, damit die Rückschlaggefahr in die

Brenngasbehälter mit Sicherheit vermieden wird. Bei bekannten Brennern nach der DT-OS 16 27 487

sind für die Brenngaseinleitung in den Sauerstoff-Pulverstrom zwei oder drei kleine Bohrungen vorgesehen, die in den Pulverströmungskanal mehr oder weniger in Strömungsrichtung geneigt einmünden.
Untersuchungen haben ergeben, daß auf diese Weise nur relativ niedrige Unterdrücke erzeugt werden können, die in der Größenordnung von etwa 0,01 bis 0,05 kp/cm² liegen, was keineswegs den Skherheitserfordernissen genügt, d. h, ein Rückschlagen ist bei diesen Druckverhältnissen nicht auszuschließen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Injektorausbildung für den Bereich der Brenngaszufuhr zu schaffen, die die Erzeugung eines höheren Unterdruckes für die Brenngasansaugung gewährleistet der überhaupt Voraussetzung für das Ansprechen von den Brenngasbehältern vorgeschalteten, an sich bekannten Unterdrucksicherheitsventilen ist.

Diese Aufgabe ist mit einer Injektorausbildung nach der Erfindung dadurch gelöst daß das den Pulvermischkanal enthaltende, in das Brennergehäuse einsetzbare Teil an seinem vorderen Ende konisch zulaufend an den Innenkonus eines Anschlußstückes unter Ausbildung eines konischen Ringspaltes angepaßt und an seinem anderen Ende mit einem Distanzbund versehen ist.

Mit dieser Ausbildung hat sich überraschenderweise gezeigt, daß dadurch ein wesentlich höherer Unterdruck erzeugt werden kann, und zwar beim gleichen Fließdruck des Sauerstoffes von ca. 3,5 atü etwa in der Größenordnung von 0,52 kp/cm².

Wieso bei dieser Injektorausbildung diese wesentliche Unterdruckerhöhung entsteht ist eigentlich nur dadurch erklärbar, daß mit dieser Injektorausbiidung im Gegensatz zum Brenner nach der DT-OS 16 27 487 eine schlauchförmige Brenngaszuströmung erzielt wird, die gleichförmig die Mündung des Pulvermischkanals umgibt im Gegensatz zur bekannten Ausbildung, bei der das Brenngas gewissermaßen in Einzelströmen auf die Sauerstoffpulverströmung trifft

Wenn bei diesem vergleichbar hohen Unterdruck ein

Druckabfall auftritt sprechen, wie sich gezeigt hat Unterdrucksicherheitsventile ohne weiteres an.

Das weitere Merkmal der Anordnung eines Distanzbundes ist zur Gewährleistung der richtigen Ringspaltgröße erfindungswesentlich. Sofern nämlich bisher die Zuströmkanäle für das Brenngas nicht durch Einzelbohrungen dargestellt wurden, hat man in entsprechenden Düseneinsatzteilen auf deren Oberfläche Nuten eingestochen, die dann beim Einsatz in ein entsprechendes

Aufnahmeteü zu in sich geschlossenen Einzelströmungskanälen wurden, d.h, die erforderlichen Querschnittsgrößen der Zuströmkaaäle entsprachen den Nutquerschnitten, und besondere Maßnahmen zur Einhaltung dieser Querschnittsgrößen waren nicht erforderlich.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung sorgt demgegenüber der Distanzbund durch Anlage an eine entsprechende Gehäusefläche dafür, daß das konisch zulaufende Ende überhaupt nicht mit dem in Strömungsrichtung vorgeschalteten Brennerteil in Kontakt korn- men kann, so daß dadurch die richtige Spaltbreite eingehalten wird.

Die Zuleitung des Brenngases zum Ringspalt erfolgt durch Zuströmbohrungen am Distanzbund oder aber am umgebenden Gehäuseteil, vorzugsweise sind die Zuströmbohrungen jedoch als Durchgangsbohrungen am Distanzbund vorgesehen, der für die Fertigung am einfachsten zugänglich ist.

Außerdem können dabei in einfacher Weise diese Bohrungen windschief zur Achse des Pulvt.mischkanals verlaufend angeordnet werden, so daß sich der dahinter ausbildende Strömungsschlauch noch einen gewissen Drall erhalt

Ein solcher Drall läßt sich auch erreichen, wenn man in der Oberfläche des konisch zulaufenden Endes windschief zur Achse des Pulvermischkanals etwa windschief verlaufende Nuten vorsieht, die natürlich nicht zu tief eingestochen werden dürfen, vm nicht wieder Einzelströme entstehen zu lassen.

Wenn das zuzuführende Brenngas in Form von Einzelgaskomponenten zugeleitet wird, bspw. C₂, H₂ und O2, so ist es vorteilhaft, die Injektorausbildung derart vorzusehen, daß die Oberfläche des einsetzbaren Teiles im Bereich zwischen konisch zulaufendem Ende und Distanzbund mit mindestens einer Ringnut versehen ist, die dann im Sinne einer Gasverwirbelung wirkt

Die erfindungsgemäße Injektorausbildung wird nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei auf die Darstellung des ganzen Brenners verzichtet ist.

In dieser Darstellung zeigt schematisch

F i g. I im Schnitt den Brennerbereich, in dem die Mischung aller beteiligten Betriebsmittelkomponenten erfolgt,

Fig.2 in Ansicht das hinters Ende des in das Brennergehäuse einsetzbaren Teiles und

Fig.3 in Ansicht das vordere Ende des in das Brennergehäuse einsetzbaren Teiles.

In den Figuren sind bezeichnet mit 1 der Pulvermischkanal, mit 2 das Brennergehäuse, mit 3 der in das Gehäuse 2 einsetzbare Teil, dessen vorderes Ende 4 unter Ausbildung eines Ringspaltes 7 in Anpassung an den Innenkonus S des Anschlußstückes 6 konisch zulaufend ausgebildet ist mit 8 das den Distanzbund 9 aufweisende Ende des Teiles 3, mit 10 Durchgangsbohrungen für das durch Kanäle 13 im Gehäuse 2 zugeleitete Brenngas, mit 11 windschief zur Achse des Pulvermischkanals verlaufende Nuten auf der Oberfläche des vorderen Endes 4 und mit 12 eine Ringnut am Teil 3. Das aufzutragende Pulver (bspw. Metallpulver) rieselt aus einem nicht dargestellten Behälter durch den Kanal 14 in den Bereich des Pulvermischinjektors, in den durch den Kanal 15 Sauerstoff einströmt In Rücksicht auf den Verschleiß ist das Teil 3 aus verschleißfestem Werkstoff (bspw. X 210 Cr 12 oder X 210 Cr W 12, gehärtet auf 65CR) hergestellt. Das Gehäuse 2 besteht, wie erkennbar, aus zwei Teilen, wobei das das Teil 3 im wesentlichen umfassende Gehäuseteil bspw. mit einer Überwurfmutter 16 unter Festlegung des Teiles 3 am anderen Gehäuseteil mit dem Pulverzufuhrkanal 14 gehalten wird.

Der Ringspalt 7 entsteht durch Aufsetzen des Anschlußstückes 6 mittels einer weiteren Überwurfmutter 17, wobei sich die richtige Spaltbreite durch entsprechende Anpassung des Distanzbundes 9 und der Länge des das Teil 3 umfassenden Gehäuseteiis 2 ergibt.

Die in F i g. 1 dargestellte Brenngasführung ist natürlich nicht zwingend, d. h., der Brenngaskanal 13 könnte, ohne den Distanzbund 9 überhaupt zu kreuzen auch direkt in den Gasmischraum 18 münden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   L Injektorausbildung, insbesondere für Flaromspritzdifferenzdruckinjektorbrenner, mit Zuförderkanälen für Brenngas, Sauerstoff, Preßluft oddgL und für mittels der Injektorausbildung vorgeschaltetem separatem Injektor zuzuförderndes Pulver, wobei alle beteiligten Betriebsmittelkomponenten vor Austritt au: der Brennerspitze im Injektorbereich gemischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das den Pulvermischkanal (1) enthaltende, in das Brennergehäuse (2) einsetzbare Teil (3) an seinem vorderen Ende (4) konisch zulaufend an den Innenkonus (5) eines Anschlußstükkes (6) unter Ausbildung eines konischen Ringspaltes (7) angepaßt und an seinem anderen Ende (8) mit einem Distanzbund (9) versehen ist
2. 2. Injektorausbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Distanzbund (9) Zuströmbohrungen (tO) für das Brenngas angeordnet sind.
3. 3. Injektorausbildung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Zuströmbohrungen (10) zur Achse des Pulvermischkanals (1) windschief angeordnet sind.
4. 4. Injektorausbildung nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des konisch verlaufenden Endes (4) mit zur Achse des Pulvermischkanals (1) windschief verlaufenden Nuten (11) versehen ist
5. 5. Injektorausbildung nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des einsetzbaren Teiles (3) im Bereich zwischen konisch zulaufendem Ende (4) und Distanzbund (9) mit mindestens einer Ringnut (12) versehen ist